CTM - Ciencia y Tecnología de los Materiales

Transcripción

1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: ESEIAAT - Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa CMEM - Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica GRADO EN INGENIERÍA DE DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DEL PRODUCTO (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA DE TECNOLOGÍA Y DISEÑO TEXTIL (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA ELÉCTRICA (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) 6 Idiomas docencia: Castellano Profesorado Responsable: Otros: DAVID ARENCÓN OSUNA MARCELO DE SOUSA PAIS ANTUNES VERA CRISTINA DE REDONDO REALINHO Horario de atención Horario: A determinar por el profesorado al inicio del cuatrimestre en curso. Capacidades previas Se considera muy conveniente haber aprobado la Química y/o Física del primer cuatrimestre para poder cursar la asignatura de Ciencia y Tecnología de los Materiales con un máximo aprovechamiento. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. IND_COMÚN: Conocimiento de los fundamentos de ciencia, tecnología y química de materiales. Comprender la relación entre la microestructura, la síntesis o procesado y las propiedades de los materiales. Transversales: 2. APRENDIZAJE AUTÓNOMO - Nivel 1: Llevar a cabo tareas encomendadas en el tiempo previsto, trabajando con las fuentes de información indicadas, de acuerdo con las pautas marcadas por el profesorado. 3. COMUNICACIÓN EFICAZ ORAL Y ESCRITA - Nivel 1: Planificar la comunicación oral, responder de manera adecuada a las cuestiones formuladas y redactar textos de nivel básico con corrección ortográfica y gramatical. 4. USO SOLVENTE DE LOS RECURSOS DE INFORMACIÓN - Nivel 1: Identificar las propias necesidades de información y utilizar las colecciones, los espacios y los servicios disponibles para diseñar y ejecutar búsquedas simples adecuadas al ámbito temático. 1 / 11

2 Metodologías docentes La docencia de la asignatura se estructura en: i) Clases en grupos grandes En estas clases se desarrollan los contenidos teóricos. Se utiliza el modelo expositivo que el profesor crea conveniente para alcanzar los objetivos fijados. ii) Clases en grupos medianos En estas clases se aplican los conocimientos teóricos explicados en clase de teoría o adquiridos por el estudiante en su aprendizaje autónomo a la resolución de problemas y casos prácticos. iii) Clases en grupos pequeños. En estas clases se realizarán las prácticas de laboratorio del Dpt. de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica, donde el estudiante toma contacto con la metodología experimental. La plataforma virtual ATENEA se utilizará como herramienta de soporte en los tres tipos de grupos descritos con anterioridad. Se podrá utilizar como transmisor: PROFESORADO - ALUMNADO a)información y programación de actividades. b)material de soporte. c)evaluaciones de las actividades programadas. ALUMNADO - PROFESORADO a)entrega de las actividades en función de las pautas programadas. b)preguntas, comentarios y sugerencias relacionadas con el contenido de la asignatura y su aprendizaje. c)utilización del Fórum como lugar de información, debate, etc. para asuntos relacionados con el desarrollo del aprendizaje. Objetivos de aprendizaje de la asignatura - Proporcionar los conceptos básicos de la Ciencia de los Materiales y su terminología, fomentando la expresión formal correcta y el interés por los aspectos que se tratan en la asignatura. - Introducir al alumno los diferentes tipos de materiales de aplicación a la ingeniería, a partir del conocimiento de su composición, estructura y propiedades. Asimismo, introducir los conceptos fundamentales relativos al comportamiento en servicio, durabilidad y reciclaje de los materiales. - Introducir al estudiante los mecanismos que permiten modificar la estructura de los materiales, con o sin modificación de su composición química, y establecer relaciones entre la estructura y las propiedades, que en ocasiones se pueden determinar de forma empírica mediante diferentes ensayos o pruebas que proporcionan información comparativa sobre la respuesta que presentan ante diferentes acciones. - Considerar criterios de selección de materiales en base a su respuesta o a sus características e introducir los diferentes procesos industriales de transformación de materiales para la elaboración de componentes finales. 2 / 11

3 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 30h 20.00% Horas grupo mediano: 15h 10.00% Horas grupo pequeño: 15h 10.00% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 90h 60.00% 3 / 11

4 Contenidos TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA CIÉNCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES Dedicación: 5h Grupo grande/teoría: 2h Aprendizaje autónomo: 3h -Principios fundamentales -Evolución histórica -Propiedades y estructura -Clasificación de materiales Actividad 1. TEMA 2: ESTRUCTURAS DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS Dedicación: 16h Grupo grande/teoría: 4h Grupo mediano/prácticas: 2h -Concepto de celda unidad -Estructuras cristalinas más comunes de metales puros: BCC, FCC, HCP -Direcciones y planos cristalográficos: densidades atómicas lineales y superficiales -Densidad y factor de empaquetamiento atómico -Polimorfismo Actividades 1, 2, 4 y 5. TEMA 3: SOLIDIFICACIÓN, DEFECTOS CRISTALINOS Y DIFUSIÓN EN SÓLIDOS Dedicación: 16h Grupo mediano/prácticas: 1h -Nucleación y crecimiento cristalino -Defectos cristalinos: puntuales, lineales, superficiales y volumétricos -Difusión en estado estacionario y no estacionario 4 / 11

5 TEMA 4: PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES Dedicación: 17h Grupo mediano/prácticas: 2h -Tensión y deformación -Isotropía/anisotropía mecánica -Elasticidad y plasticidad -Módulo de Young, coeficiente de Poisson, límite elástico, resistencia máxima, deformación a rotura, resiliencia, tenacidad -Mecanismos de deformación plástica en metales -Endurecimiento de metales -Termofluencia -Fractura -Fatiga TEMA 5: DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO DE FASES Dedicación: 16h Grupo grande/teoría: 4h Grupo mediano/prácticas: 2h -Definición de fase. Regla de fases de Gibbs -Soluciones sólidas -Reglas de análisis en diagramas de fase binarios -Diagramas de fase binarios: tipo I, II, III, IV -Transformaciones invariantes: eutéctica, eutectoide, peritéctica 5 / 11

6 TEMA 6: ALEACIONES METÁLICAS Dedicación: 17h Grupo mediano/prácticas: 2h -Aleaciones férricas: aceros y fundiciones -Microestructuras en situaciones de no equilibrio en aleaciones férricas. Principales tratamientos térmicos -Aleaciones no férricas -Tecnologías de transformación de aleaciones metálicas TEMA 7: CERÁMICAS Y VIDRIOS Dedicación: 15h 40m Grupo mediano/prácticas: 1h Aprendizaje autónomo: 9h 40m -Principales características de vidrios, cerámicas tradicionales y cerámicas de altas prestaciones -Estructura de vidrios, cerámicas tradicionales y cerámicas de altas prestaciones -Tecnologías de transformación de vidrios, cerámicas tradicionales y cerámicas de altas prestaciones TEMA 8: MATERIALES PLÁSTICOS Dedicación: 16h Grupo mediano/prácticas: 1h -Procesos de polimerización -Masa molecular promedio de polímeros -Ramificación, isomería y copolimerización -Plásticos termoplásticos, termoestables y elastómeros -Plásticos amorfos y semicristalinos -Tecnología de transformación de plásticos termoplásticos 6 / 11

7 TEMA 9: MATERIALES COMPUESTOS Dedicación: 14h 50m Grupo mediano/prácticas: 1h Aprendizaje autónomo: 8h 50m -Matriz y refuerzo -Clasificación de materiales compuestos en función de la matriz: poliméricos, metálicos y cerámicos -Clasificación de materiales compuestos en función del refuerzo: partículas, fibras, estructurales -Modelos predictivos de algunas propiedades físicas -Tecnologías de transformación de materiales compuestos 7 / 11

8 Planificación de actividades ACTIVIDAD 1: CLASES DE TEORÍA Dedicación: 69h Grupo grande/teoría: 24h Aprendizaje autónomo: 45h Exposición de los contenidos de la asignatura siguiendo un modelo de clase expositiva participativa. Material de soporte: Bibliografia básica i específica. Apuntes del profesorado (Atenea). Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Esta actividad se evalúa, conjuntamente con la actividad 2, con la realización de dos pruebas escritas: EXAMEN PARCIAL (actividad 4) y FINAL (actividad 5) siguiendo el calendario de exámenes de la ESEIAAT. Objetivos específicos: Al finalizar cada una de las sesiones teóricas, el estudiante ha de ser capaz de alcanzar y consolidar los conocimientos de la Ciencia y Tecnología de Materiales necesarios para el seguimiento de la asignatura. ACTIVITAT 2: CLASES DE PROBLEMAS Dedicación: 37h 30m Grupo mediano/prácticas: 15h Aprendizaje autónomo: 22h 30m De cada uno de los contenidos el profesor entrega al alumnado una serie de cuestiones, ejercicios y problemas que debe resolver. En el aula se hace un seguimiento del trabajo que realiza el estudiante/a, solucionando las dudas que le puedan haber surgido y discutiendo las diversas aproximaciones o soluciones del ejercicio o problema planteado. Material de soporte: Bibliografia básica y específica. Apuntes del profesorado (Atenea). Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Esta actividad se evalúa, conjuntamente con la actividad 1, con la realización de dos pruebas escritas: EXAMEN PARCIAL (actividad 4) y FINAL (actividad 5) siguiendo el calendario de exámenes de la ESEIAAT. Objetivos específicos: Al finalizar estas sesiones, el alumno/a debe ser capaz de aplicar los conocimientos teóricos de la materia en la aplicación de caso prácticos. También, y desde el punto de vista de la metodología de resolución de problemas, el alumno/a ha de ser capaz de: -Analizar el problema: Entender el enunciado. Responder preguntas del tipo 'cuáles son los datos de los que dispongo? 'qué demanda el problema? -Desarrollar un plan para resolver el problema: Considerar los posibles caminos según la información proporcionada y lo que se demanda. Determinar los principios y las relaciones que unen los datos proporcionados con la incógnita. -Resolver el problema: Saber utilizar la información conocida, las ecuaciones y las relaciones para aislar la/s incógnita/s. Seguir las reglas, instrucciones y convenciones sobre signos, unidades y cifras significativas. -Comprobar la solución: ver si la respuesta es lógica y razonable. Verificar si son correctas tanto las unidades como el número de cifras significativas. 8 / 11

9 ACTIVITAT 3: PRÁCTICAS DE LABORATORIO Dedicación: 37h 30m Grupo pequeño/laboratorio: 15h Aprendizaje autónomo: 22h 30m Realización de prácticas de laboratorio del Dpt. de Ciencia de los Materiales ació de pràctiques de laboratori del Dpt. de Ciència de Materials i Enginyeria Metal.lúrgica. Cada práctica consta de tres partes: preparación por parte del alumno de la práctica según el guión determinado, ejecución y entrega de informe final o cuestionario. Material de soporte: Todo el material necesario para la realización de la parte experimental en el laboratorio. Guión detallado con el modelo de informe que el alumno tendrá que entregar al profesor al final de cada práctica. Apunts dels temes relacionats amb les pràctiques a ATENEA. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Informe o cuestionario presentado por el alumno en la fecha indicada por el profesorado. Objetivos específicos: Al finalizar esta actividad, el estudiante ha de ser capaz de: -Adquirir destreza experimental. -Saber describir las actividades realizadas. -Saber tratar los datos experimentales y extraer conclusiones. -Aprendrer a elaborar informes de los trabajos experimentales de carácter científico-técnico. ACTIVITAT 4: EXAMER 1R PARCIAL Dedicación: 3h Grupo grande/teoría: 3h Desarrollo del examen del primer parcial de la asignatura. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Examen resuelto del pliego de hojas entregado al inicio de la prueba. Esta actividad se evalúa como parte del elemento NP1 de la evaluación global de la asignatura. Objetivos específicos: Desarrollar los conocimientos adquiridos en las sesiones teóricas, problemas y prácticas de laboratorio, mostrando el nivel alcanzado. ACTIVITAT 5: EXAMEN 2n PARCIAL Dedicación: 3h Grupo grande/teoría: 3h Desarrollo del examen final de la asignatura. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Examen resuelto del pliego de hojas entregado al inicio de la prueba. Esta actividad se evalúa como parte del elemento NP2 de la evaluación global de la asignatura. 9 / 11

10 Objetivos específicos: Desarrollar los conocimientos adquiridos en las sesiones teóricas, problemas y prácticas de laboratorio, mostrando el nivel alcanzado. Sistema de calificación -NP1: Nota del primer examen parcial. -NP2: Nota del segundo examen parcial. -NPL: Nota de las prácticas de laboratorio. La nota global se obtiene a partir de la siguiente expresión: Nota global = NP NP NPL Los alumnos que lo deseen, tendran la oportunidad en la convocatoria de examen de segundo parcial (junio), realizar un examen final (NFIN) de totdo el temario de la asignatura. Este examen final contendrá el temario del primer parcial a recuperar (NPR1) y el temario del segundo parcial (NP2). Si NPR1 es inferior a NP1, se mantendrá la nota de NP1 para el cómputo de la nota global. Para estos alumnos, la nota global se obtiene de la siguiente expresión: Nota global = NPR NP NPL Los/las estudiantes podrán optar a re-evaluación siempre que se cumplan todas las condiciones que se detallan a continuación: a) su nota global sea"suspenso"; b) hayan obtenido una calificación mínima de 3,5, resultante de la media aritmética de NP1 i NP2; c) hayan obtenido una calificación mínima de 5,0 de NPL. La calificación máxima de toda la asignatura por reevaluación es de 5,0. Normas de realización de las actividades La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria. El método de evaluación de la nota NPL se comunicará a los alumnos a través del portal Atenea a principio de curso. 10 / 11

11 Bibliografía Básica: Callister, W.D. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales (vol. 1 y vol. 2). Barcelona: Reverté, ISBN X. Shackelford, J.F. Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. 4ª ed. Madrid: Prentice Hall, ISBN X. Askeland, D.R. Ciencia e ingenieria de los materiales. Madrid: International Thomson Editores, ISBN Complementaria: Smith, W.F. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. 2ª ed. Madrid: McGraw-Hill, ISBN Saja Saez, J.A. de; Rodríguez Pérez, M.Á.; Rodríguez Méndez, M.L. Materiales: estructura, propiedades y aplicaciones. Madrid: Thomson Paraninfo, ISBN Casanovas, J.; Alemán, C. Introducción a la ciencia de los materiales. Barcelona: Cálamo Producciones Editoriales, ISBN Barroso Herrero, S.; Ibáñez Ulargui, J. Introducción al conocimiento de materiales. 2ª ed. Madrid: UNED, ISBN John, V.B. Ingeniería de materiales. [Wilmington]: Addison-Wesley Iberoamericana, ISBN Gil, F.J.; Cabrera, J.M.; Maspoch M.Ll. Materiales en ingeniería: problemas resueltos. 2ª ed. Barcelona: Edicions UPC, ISBN Barroso Herrero, S; Gil Bercero, J.R. Construcción e interpretación de diagramas de fase binarios. Madrid: UNED, / 11